人工島工程海上沉箱預(yù)制場(chǎng)優(yōu)勢(shì)分析

解冬+紀(jì)軍+胡順建

摘 要：離岸人工島工程由于距離大陸有一定的距離，給工程施工造成了一定的困難，文章針對(duì)施工過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行重點(diǎn)分析，并提出相應(yīng)的解決方案，特別是要在工程前期造島形成的陸域范圍內(nèi)建設(shè)沉箱等大型構(gòu)件預(yù)制場(chǎng)，這樣能為后續(xù)圍海施工的順利開展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：人工島 海上沉箱預(yù)制場(chǎng) 沉箱防護(hù)

海口市如意島規(guī)劃所在海域?yàn)楹Ｄ鲜『？谑袞|部鋪前灣西側(cè)灣口處海域，即南渡江出?？跂|北側(cè)白沙淺灘，距離陸地岸線約為4.4km，距美蘭機(jī)場(chǎng)約17km，距?？谑兄行募s12km，地理區(qū)位良好。形成陸域面積697.02ha，整個(gè)島體形狀呈極富中國(guó)傳統(tǒng)文化韻味的“如意”形。護(hù)岸總長(zhǎng)23934m，護(hù)岸結(jié)構(gòu)為全直立式沉箱結(jié)構(gòu)護(hù)岸，含沉箱1341個(gè)。本工程規(guī)模大、建造難度高、施工周期短、施工自然條件惡劣，其建設(shè)難度及規(guī)模均超過(guò)國(guó)內(nèi)已建或在建的填海造地工程。

1.前期沉箱預(yù)制場(chǎng)建設(shè)規(guī)劃

本項(xiàng)目沉箱數(shù)量1341件，沉箱預(yù)制場(chǎng)選擇是本項(xiàng)目成功實(shí)施關(guān)鍵所在。為此，本工程前期規(guī)劃建設(shè)2個(gè)沉箱預(yù)制場(chǎng)，具體布置如下：

（1）集散地實(shí)際面積僅9.5萬(wàn)m2，且被潭漤河分為東西兩部分僅潭漤河西側(cè)65000m2能作為預(yù)制臺(tái)座使用。

根據(jù)工期編排，沉箱預(yù)制、出運(yùn)和安裝是本工程的關(guān)鍵線路。本項(xiàng)目的工期為750d，扣除前期預(yù)制場(chǎng)建設(shè)和后期回填預(yù)留時(shí)間，沉箱預(yù)制的工期540d。有效作業(yè)天數(shù)按總天數(shù)的50%計(jì)（考慮本地區(qū)≥6級(jí)風(fēng)的年均天數(shù)為172.2d），沉箱預(yù)制的有效天數(shù)為270d。

按照高度7.5m以下為2層，12m以上為4層，其它為3層進(jìn)行分層，本標(biāo)段共需預(yù)制2345層沉箱。作業(yè)強(qiáng)度2345層/270d=8.7層d。集散地不考慮其他因素，僅考慮最大產(chǎn)能，布置30個(gè)臺(tái)座，配套8臺(tái)門式行走吊機(jī)和6臺(tái)塔式行走吊機(jī)，考慮70%的施工降效，每日可生產(chǎn)4.2層沉箱，占本標(biāo)段要求產(chǎn)能的48%。

因此集散地預(yù)制場(chǎng)無(wú)法滿足本工程施工進(jìn)度要求，需考慮規(guī)劃其他預(yù)制場(chǎng)以滿足施工要求。同時(shí)集散地預(yù)制場(chǎng)出運(yùn)碼頭位于南渡江出海口處，此位置存在天然攔門沙，出運(yùn)航道狹窄，僅能單行；同時(shí)此位置可能回淤較為嚴(yán)重，擔(dān)心航道疏浚后回淤嚴(yán)重。

鑒于以上原因在沒(méi)有其他合適位置建設(shè)預(yù)制場(chǎng)條件下，將集散地預(yù)制場(chǎng)定位于臨時(shí)性預(yù)制場(chǎng)，僅考慮在此位置預(yù)制6倉(cāng)格1000t以內(nèi)沉箱。此類小沉箱采用起重船吊裝自航方波運(yùn)輸方式出運(yùn)，以減小施工船舶對(duì)航道水深需求。

（2）秀英港沉箱預(yù)制場(chǎng)位于海南馬村，水上距離現(xiàn)場(chǎng)約17km2。

經(jīng)我方現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，?？谑行阌⒏奂b箱碼頭后方堆場(chǎng)地理位置優(yōu)越，場(chǎng)地廣闊，出運(yùn)方便，水陸交通滿足施工要求。因此，我方擬將600t以上沉箱預(yù)制場(chǎng)布置于秀英港集裝箱碼頭后方堆場(chǎng)。

本工程2000t以上沉箱包括D型、E型、G型共計(jì)192件，工期700d，每月產(chǎn)量8件。每件沉箱生產(chǎn)周期按照15d考慮，充分考慮混凝土齡期及不利因素影響，擬設(shè)置生產(chǎn)線2條，每條生產(chǎn)線設(shè)置10個(gè)預(yù)制臺(tái)座和10個(gè)存放臺(tái)座，共設(shè)置臺(tái)座40個(gè)。沉箱預(yù)制施工起重設(shè)備為30t門式吊機(jī)，跨距30m，共設(shè)置8臺(tái)。

本工程600t～2000t沉箱包括C型、J1型、J2型、H1型、H2、I型、K型共計(jì)599件，工期700d，每月產(chǎn)量26件。每件沉箱生產(chǎn)周期按照12d考慮，充分考慮混凝土齡期及不利因素影響，擬設(shè)置生產(chǎn)線2條，共設(shè)置35個(gè)預(yù)制臺(tái)座和54個(gè)存放臺(tái)座。沉箱預(yù)制施工起重設(shè)備為30t門式吊機(jī)，跨距30m，共設(shè)置9臺(tái)。

根據(jù)項(xiàng)目施工現(xiàn)場(chǎng)的具體情況，結(jié)合本工程的工程量及工期要求，現(xiàn)有的沉箱預(yù)制場(chǎng)的規(guī)劃無(wú)法滿足工程施工的實(shí)際需求，為保證工程按期完成，必須在現(xiàn)有的狀況下，開拓思路，拓展新的預(yù)制場(chǎng)地。

2.海上沉箱預(yù)制場(chǎng)建設(shè)規(guī)劃

因集散地現(xiàn)有預(yù)制能力不能滿足本工程施工需求，考慮建設(shè)其他預(yù)制場(chǎng)。項(xiàng)目部對(duì)施工區(qū)域周邊合適場(chǎng)地進(jìn)行了考察，除新埠島外，火車輪渡南港是最合適位置，但因考慮工期及施工成本等原因，未實(shí)施?？紤]在如意島區(qū)建設(shè)海上預(yù)制場(chǎng)。

2.1海上預(yù)制場(chǎng)計(jì)劃采用浮船塢1#進(jìn)行出運(yùn)

船長(zhǎng)：47.0m；船寬：36.0m；型深：6.0m；空載吃水2.4m；舉力：4500t，每下潛1m產(chǎn)生的舉力為1660t。

為減小浮船塢對(duì)沉箱荷載，出運(yùn)碼頭前方拋填填充砂袋，浮船塢滿鋪?zhàn)住?/p>

2.2海上預(yù)制場(chǎng)沉箱出運(yùn)方式

海上預(yù)制場(chǎng)沉箱出運(yùn)計(jì)劃采用臺(tái)車頂升沉箱，設(shè)立橫移、縱移臺(tái)車軌道，平移運(yùn)輸沉箱上浮船塢方式出運(yùn)沉箱。

2.3出運(yùn)碼頭高程要求

計(jì)劃每次出運(yùn)沉箱2個(gè)，按照最大沉箱計(jì)算1900t計(jì)算，滿載吃水為2.4+1900*2/1660=4.7m，為減小沉箱出運(yùn)時(shí)對(duì)潮位依賴，保證足夠時(shí)間，暫定沉箱出水標(biāo)高+1.0m，出運(yùn)碼頭位置沉箱共計(jì)5個(gè)（E1502-E1506）預(yù)制高度為6.5m，沉箱安裝完成后，暫時(shí)澆筑鋼筋混凝土（頂標(biāo)高為+2.5m）作為沉箱出運(yùn)碼頭，此時(shí)潮位+1.0m可滿足出運(yùn)水深要求。

2.4沉箱防護(hù)

因沉箱迎水面涂刷硅烷防護(hù)層，為防止浮船塢對(duì)接時(shí)，破壞硅烷涂層，可在沉箱迎水面設(shè)置鋼板墊皮保護(hù)硅烷涂層，同時(shí)懸掛部分護(hù)舷保護(hù)沉箱。

2.5主要荷載

海上預(yù)制場(chǎng)面積約236畝；此位置6#水閘考慮暫不施工，暫時(shí)按照斜坡堤斷面拋填塊石，后期施工完成后開挖恢復(fù)?；靥钔瓿珊罂紤]采用振沖密實(shí)進(jìn)行地基處理。圖1為沉箱預(yù)制場(chǎng)斷面圖。

砂石料場(chǎng)及拌合站考慮布置在護(hù)岸邊線5 0 m內(nèi)，臺(tái)座區(qū)考慮均布荷載，按照最大沉箱計(jì)算：18500/19.95/15.85=58.5kN/m2；塔吊軌道地基承載力≥160KN/m2；沉箱預(yù)制臺(tái)座區(qū)設(shè)置四道地溝，每道地溝布置1組（每組10個(gè)臺(tái)車）臺(tái)車，共計(jì)40個(gè)臺(tái)車，臺(tái)車軌道與預(yù)制臺(tái)座采用筏板結(jié)構(gòu)形式整體現(xiàn)澆。endprint

3.海上沉箱預(yù)制場(chǎng)優(yōu)勢(shì)分析

3.1工期優(yōu)勢(shì)分析（與秀英港預(yù)制場(chǎng)對(duì)比）

秀英港預(yù)制場(chǎng)：距離現(xiàn)場(chǎng)9.2n mile，按滿載4.5節(jié)，空載5.5節(jié)航速計(jì)，單趟拖航時(shí)間3.7h，綜合2～2.5d/趟?？紤]50%的天氣降效，出運(yùn)沉箱的工效為2.5～3d/個(gè)?？紤]港調(diào)避讓因素降效后工效更低。

填島預(yù)制場(chǎng)毗鄰安裝場(chǎng)地，不受附近航道避讓等因素的影響，海上拖航距離大大縮短，進(jìn)一步提高了沉箱安裝工效。

3.2安全優(yōu)勢(shì)分析

秀英港預(yù)制場(chǎng)的安全隱患主要是長(zhǎng)途拖航，受附近海流及季風(fēng)影響較大。長(zhǎng)途拖航中危險(xiǎn)源較多，且均為重大危險(xiǎn)源，一旦出現(xiàn)安全險(xiǎn)情，將會(huì)對(duì)工期，成本等方面造成較大損失。

填島預(yù)制場(chǎng)是以永久性構(gòu)筑物為基礎(chǔ)建造預(yù)制場(chǎng)地，與施工現(xiàn)場(chǎng)距離短，避免了長(zhǎng)途拖航中可能的安全隱患的發(fā)生。

3.3成本優(yōu)勢(shì)分析

秀英港預(yù)制場(chǎng)增加費(fèi)用：拖航燃油：640萬(wàn)元（278個(gè)）。場(chǎng)地租賃費(fèi)用：400萬(wàn)元（2年）。場(chǎng)地建設(shè)費(fèi)用：硬化及上蓋不計(jì)，挖泥及出運(yùn)碼頭共計(jì)250萬(wàn)元，攪拌站建設(shè)50萬(wàn)元。

另一個(gè)出運(yùn)船機(jī)組（浮船塢和拖輪）增加費(fèi)用：200萬(wàn)元*8個(gè)月=1600萬(wàn)元。

本項(xiàng)小計(jì)2940萬(wàn)元。

另：海上監(jiān)護(hù)費(fèi)用原2個(gè)標(biāo)段1億元，現(xiàn)4000萬(wàn)元。因更換預(yù)制場(chǎng)增加的監(jiān)護(hù)費(fèi)用預(yù)計(jì)不菲。

填島預(yù)制場(chǎng)增加費(fèi)用：

材料倒運(yùn)費(fèi)用：17.3*71=1228萬(wàn)元

發(fā)電成本：17.3*15.4=266萬(wàn)元

海上案中需要在E17和E21之間施工充填袋壩體一處，約4萬(wàn)m3，增加費(fèi)用約4萬(wàn)m3*50元/m3=200萬(wàn)元

本項(xiàng)小計(jì)1694萬(wàn)元。

4.結(jié)論

通過(guò)上述對(duì)比分析，在人工島施工過(guò)程中，利用已形成的永久性構(gòu)筑物作為大型構(gòu)件的預(yù)制場(chǎng)地，既可以提高施工功效，節(jié)約工期，同時(shí)還可降低施工中重大安全隱患的發(fā)生概率，確保施工安全順利。在保證安全順利施工的前提下，還可以為企業(yè)節(jié)約大量的施工成本，降低施工能耗，經(jīng)濟(jì)及社會(huì)效益顯著。endprint